Контрольные вопросы и задания к главе 1

27

3 – блок водоподающий с центробежным насосом; 4 – насос НЦ-320; 5 – колено шарнирное 50х70; 6 – колено шарнирное сдвоенное 50х70; 7 – бак мерный

Особенности агрегатов ЦА-320

– оборудованы устройством подогрева гидравлической части цементировочного насоса для обеспечения работы установок при низ-

– укомплектованы коллектором для обеспечения одновременной работы нескольких агрегатов при цементировании скважин и переходником до 50 мм для подключения к приемной линии всасывающего шланга;

– оборудованы системой контроля температуры масла в картере насоса НЦ-320 с выводом информации на приборную панель автомо-

раме, которая закрепляется на лонжеронах шасси автомобиля при помощи стремянок через демпфирующую прокладку.

В состав цементировочного агрегата ЦА-320 входят [22]: цементировочный насос, блок водоподающий, бак мерный, манифольд, трубопровод вспомогательный, система выхлопа и обогрева оборудования (рис. 2.3).

Цементировочный насос НЦ-320 – насос горизонтальный, двухпоршневой двустороннего действия со встроенным червячным редуктором повышенной нагрузочной способности (рис. 2.4). Насос служит для нагнетания жидких сред (глинистых, цементных, солевых растворов) при промывочно-продавочных работах и цементировании нефтяных и газовых скважин в процессе их бурения и капитального ремонта.

29

конструктивных и технологических улучшений увеличили долговечность и надежность насоса НЦ-320 по сравнению с насосом 9 Т .

https://youtu.be/0K7PUlPmW-Y

Блок водоподающий (рис. 2.5) включает в себя водоподающий насос (ЦНС 38-154) и двигатель для его привода. В качестве привода водоподающего насоса по заявке заказчика может применяться как бензиновый, так и дизельный двигатели. Управление работой блока водоподающего производится с площадки рамы монтажной. Приборы управления двигателем выведены на переднюю стенку кожуха двига-

теля [24].

Насос ЦНС 38-154 – насос секционный горизонтальный, предназначенный для перекачивания холодной воды температурой от 1 до 45 °С, с содержанием механических примесей не более 0,2 % по мас-

30

се, при размере твердых частиц не более 0,2 мм, микротвердостью не более 1,46 ГПа (рис. 2.6).

Рис. 2.4. Основные узлы цементировочного поршневого насоса НЦ-320:

1 – блок нагнетательный; 2 – заглушка; 3 – гайка накидная; 4 – кольцо уплотнительное; 5 – гнездо конуса; 6, 8 – уплотнение; 7 – гайка М27; 9 – гидравлическая часть;

10 – шток поршня с поршнем и гайками; 11 – указатель масла; 12 – приводная часть; 13 – тройник промывочный; 14 – прокладка; 15 – кольцо; 16 – клапан предохранительный; 17 – шайба А27; 18 – гайка накидная; 19, 20 – гайки М20; 21 – фланец нажимной; 22 – втулка нажимная; 23 – гайка М24; 24 – манжета штока; 25 – шайба замковая; 26 – контргайка штока; 27 – гвоздь предохранительный

Насосы ЦНС применяют в системах водоснабжения и повышения давления в контурах холодной воды, в системах холодного водоснабжения промышленных, административных и жилых объектов, в системах водоотлива каменноугольных шахт, в системах подачи воды в нефтеносные пласты [52].

Работа насоса основана на взаимодействии лопаток вращающегося рабочего колеса и перекачиваемой жидкости. Вращаясь, рабочее колесо сообщает круговое движение жидкости, находящейся между лопатками. Вследствие возникающей центробежной силы жидкость от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освободившееся пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей из вса-

сывающей трубы под действием создаваемого разрежения. https://youtu.be/G0yCe456KKM

Выйдя из рабочего колеса первой секции, жидкость поступает в каналы направляющего аппарата и затем во второе рабочее колесо с

давлением, созданным в первой секции, откуда – в третье рабочее колесо с увеличенным давлением, созданнымИво второй секции и т.д. Вышедшая из последнего рабочего колеса жидкость через направляющий аппарат поступает в крышку нагнетания и из нее в нагнетательный трубопровод.

Во время работы насоса, вследствие давления воды на неравные по площади боковые поверхности рабочих колес, возникает осевое

разгрузки с усилием, равным сумме усилий, действующих на рабочие колеса, но направленным в сторону нагнетания. Ротор насоса оказывается уравновешенным, равенство усилий устанавливается автоматически.

Выходящая из разгрузочной камеры жидкость охлаждает сальник со стороны нагнетания.

Сальник со стороны всасывания омывается жидкостью, поступающей под давлением из всасывающего трубопровода. Жидкость, проходя по рубашке вала через сальниковую набивку, предупреждает засасывание воздуха в насос и одновременно охлаждает сальник. Большая часть жидкости проходит через зазор между рубашкой вала и втулкой гидрозатвора в полость всасывания, часть проходит между рубашкой вала и сальником со стороны всасывания, охлаждая его, остальная часть выходит наружу через штуцер.

33

Затяжка сальника должна обеспечивать возможность просачивания перекачиваемой жидкости между валом и сальниковой набивкой наружу в количестве 5 – 15 дм3/ч. Меньшее количество свидетельствует об излишнем затягивании сальника, что увеличивает потери на

трение и ускоряет износ рубашки вала и гайки ротора. https://youtu.be/Ho9oKhkd9aU

Бак мерный объёмом 6 м3 расположен в задней части агрегата и закреплён на раме болтами. Бак разделён на две равные части, в каждой из которых установлены мерные линейки, на передней стенке бака имеется откидная площадка для более удобного расположения оператора при управлении донными клапанами бака (рис. 2.7).

бопровода (рисС. 2.8). Забор жидкости насосом высокого давления может производиться как из мерного бака, так и из внешнего источника (в том числе и из цементного бачка) с обеих сторон установки с помощью всасывающего трубопровода. С помощью напорного трубопровода рабочая жидкость под давлением подаётся в скважину, при необходимости её можно направить обратно в мерный бак.

На напорной линии установлены: датчик давления, манометр и предохранительный клапан со срезным штифтом. Показания датчика давления выводятся на пульт управления, расположенный в кабине шасси. Предохранительный клапан, срезной штифт которого настроен на максимальное рабочее давление, служит для сброса давления в напорной линии при превышении его допустимой величины.

37

Агрегат цементировочный СИН-35.05

Агрегат насосный цементировочный СИН-35.05 предназначен для цементирования, опрессовки и проведения промывочнопродавочных работ на нефтяных и газовых скважинах (рис. 2.13) [2].

– единая топл ивнаябс стема дизеля водоподающего насоса и автомобиля;

– наличие системы обогрева и продувки гидравлической части плунжерного насоса;

– возможность установки электронного регистратора выходных параметров;

– возможность комплектации насоса плунжерами диаметром 100

39

Преимущества насоса СИН-32:

–высокая надежность (подтвержденный ресурс работы 10 лет);

–КПД насоса с редуктором 0,85 (у насоса 9Т КПД равен 0,5);

–удобство в эксплуатации и простота в обслуживании (время полного обслуживания с заменой всех сменных деталей 60 минут);

–надежная защита механической части насоса от попадания перекачиваемой жидкости через уплотнение корпуса за счет использования герметичного чехла;

–повышенная износостойкость плунжеров (ресурс работы плунжеров в 2 раза выше, чем у поршней насоса 9Т);

–отсутствие встроенного редуктора с шевронной передачей за счет навесного планетарного редуктора;

–стабильность технических характеристик за все время эксплуатации (стабильность характеристик по Ирасходу и давлению, независимо от наработки насоса).

Техническая характеристика насосаДС Н-32:

Максимальная полезная гидравлическая– 100 мм А 50

Остальное оборудование данного цементировочного агрегата идентично оборудованию цементировочного агрегата ЦА-32.

Цементировочная комплексная установка УНЦК-8-32

Установка цементировочная комплексная УНЦК-8-32 предназначена для транспортирования тампонажного цемента на объект применения, приготовления из него раствора и нагнетания его в скважину. Приготовление тампонажного раствора осуществляется методом рециркуляции с накоплением и дальнейшей обработки его с целью обеспечения необходимого качества. Вместимость бункера установки по цементу составляет 10 т, что соответствует 8 м3 цементно-

40

го раствора нормальной плотности. Этого объема в большинстве случаев достаточно для цементирования хвостовика в боковом стволе скважины старого фонда или проведения 3 – 5 операций по установке цементных мостов [56].

Установка снабжена насосом, полезная мощность которого достаточна для нагнетания в скважину технологических жидкостей в любом заданном режиме, необходимом для выполнения указанных выше операций.

Выполнение этих операций без участия прочей цементировочной техники определяет автономность установки. Ее применение в соответствующих условиях способствует значительному сокращению затрат на проведение цементировочных операций. Установка предназначена для работы в умеренно-холодных климатических районах II – IV по ГОСТ 16350.

Устройство УНЦК-8-32

Цементировочная установка (рис. 2.15.) состоит из пяти основ-

го обеспечивает привод в действие механизмов технологического оборудования: насоса, дозирующего шнека в бункере и мешалок гомогенизатора.

ПередачаСмощности насосу осуществляется механическим путем от раздаточной коробки шасси, другим механизмам – с помощью гидравлической системы.

Трехплунжерный насос марки НТП-727 обеспечивает подачу жидкости в смеситель, мерный бак и по разборному нагнетательному трубопроводу на устье скважины.

Бункер состоит из корпуса, верхняя часть которого выполнена в форме параллелепипеда, нижняя – в виде призмы. Днище ее представляет желоб с размещенным в нем вдоль оси дозирующим шнеком. Концы шнека помещены в цилиндрические кожухи. На кожухе выгрузочного люка расположен отвод для подачи цемента в смеситель

41

посредством гофрированного рукава, исполняющего роль цементопровода. Смеситель гидронапорного типа оборудован выкидным рукавом, прием которого закреплен на трубе Вентури, а выкид направлен в одну из секций гомогенизатора.

Рис. 2.15. Установка насосная цементировочная комплексная УНЦК-8-32:

1 – шасси автомобиля; 2 – бункер; 3 – дозирующий шнек; 4 – насос; 5 – смеситель; 6 – труба Вентури с выкидным трубопроводом; 7 – гомогенизатор;

8 – мешалка винтовая ленточная; 9 – гидромотор с редуктором; 10 – индикатор плотности; 11 – мерный бак; 12 – мерная линейка; 13 – бак гидроприводной системы; 14 – фонарь освещения рабочих мест

Гомогенизатор состоит из резервуара с профилированным двойным днищем, образующим пространство, заполняемое паром при необходимости подогрева жидкости.

Резервуар разделен перегородкой, расположенной вдоль оси, образующей две изолированные друг от друга секции. В каждой секции расположена ленточная винтовая мешалка, приводимая в действие гидромотором через червячный редуктор. Мешалки действуют независимо. Для проведения цементировочной операции с применением небольшого (до 3 м3) объема цементного раствора используют только одну секцию гомогенизатора.

42

Каждая секция снабжена мерной линейкой и поплавковым плотномером для замеров нарастающей плотности раствора при его наработке рециркуляцией и объема жидкости. Это дает возможность использования гомогенизатора в качестве мерного бака при нагнетании больших объемов продавочной жидкости.

Мерный бак установки используется не только по назначению, но и как емкость для запаса воды, перевозки жидких химреагентов и так далее.

Техническая характеристика основных блоков и модулей

При наработке раствора объемомАДболее 4 м3 его готовят последовательно в двух секцияхбгомогенизатора поочередно, направляя выкидной рукав смесителя в соответствующую секцию. В каждой из секций раствор нарабатываютив следующем порядке.

В секцию наб рают воду в расчетном объеме и готовят жидкость затворенияС, пр меняя при необходимости химические реагенты, предусмотренные рецептурой раствора. Включают мешалки и после готовности жидкости затворения создают циркуляцию в системе «секция – насос – смеситель – секция». При выходе на заданный режим в смеситель начинают подавать цемент из бункера шнеком. При этом необходимо соблюдать соответствие режима циркуляции и подачи цемента шнеком, не допуская запрессовки им смесителя. Контроль над нарастающей плотностью раствора осуществляют с помощью показаний плотномера.

При подаче цемента в смеситель в бункере может произойти его зависание на наклонных стенках. В этих случаях под продольные планки во внутренней полости бункера подают воздух, который способствует пневморазжижению цемента и опусканию его в зону действия дозирующего шнека.

44

При достижении заданной плотности цементного раствора подачу цемента в смеситель прекращают, останавливая работу шнека. Циркуляцию раствора и работу мешалок продолжают с целью дополнительной обработки раствора. Кроме механико-гидравлической обработки раствора с целью его активации, однородности по всему объему, в случае необходимости, применяют его термическую активацию, подавая пар в пространство под днищем резервуара.

Для уверенности в высоком качестве приготовленного раствора отбирают его образцы с обеспечением последующего его твердения в определенных условиях и проведения испытаний на прочность, проницаемость камня и прочее. Приготовленный раствор откачивают в скважину и приступают к нагнетанию продавочной жидкости. Уста-

При этом применяют прямоточный метод приготовления раствора с одновременным нагнетанием его в скважину. Жидкостью за-

творения постоянно пополняют мерный бак установки, из которого

насосом ее подают в смеситель, а готовый раствор из него направляют в гомогенизатор для осреднения.

гомогенизатора откачивают в скважинуАцементировочным агрегатом, приемный рукав которогоиподключен к приемному коллектору насоса установки. В процессе пр готовления раствора бункер установки постоянно пополняютСцементом з цементовозов.

После достижения боднородности по всему объему раствор из

Установка УНЦК-8-32 предназначена для доставки цемента или прочего сухого изоляционного материала к месту применения, приготовления из него раствора в строгом соответствии с заданной рецептурой и нагнетания его в скважину в расчетном режиме.

Общий вид установки УНЦК-8-32 показан на рис. 2.16. Установка способна готовить цементный раствор порциями до

8 м3, что достаточно для проведения большинства цементировочных операций при креплении боковых стволов, забуриваемых в скважинах старого фонда. При цементировании обсадных колонн с большими объемами тампонажного раствора установка может применяться для приготовления, гомогенизации и нагнетания в скважину тампонажного раствора, выполняя при этом совместно функции смесительноосреднительной и насосной установок.

46

Принцип работы смесительного устройства основан на следующем: струя жидкости затворения, выходя из щелевидного насадка, создает разрежение в камере устройства, при этом тампонажный материал из приемной камеры попадает в сливную трубу, в которой за счет турбулентности потока происходит перемешивание материалов. Далее готовый раствор поступает в приемный бачок насосной установки.

Внутри гильзы устанавливают сменные щелевидные насадки с проходным сечением, эквивалентным диаметрам 10, 12, 18 и 22 мм. Размер проходного сечения насадки подбирается в зависимости от необходимой плотности приготавливаемого тампонажного раствора.

Отличительная особенность смесительного устройства – возможность регулирования плотности раствора без замены насадки путем поворота пробки крана гидросмесителя ГРПП на требуемый угол.

Гомогенизатор по конструкции аналогичен смесительно-

готовления гомогенных тампонажныхДрастворов (в том числе аэрированных), жидкостей затворения, буферных систем и других растворов, применяемых при цементировании, бурении и ремонте нефтяных

– исключение потери цемента и цементного раствора;

– повышение качества цементирования скважин и долговечность